من خلال استخدام التصميم الجزيئي المبتكر، طور الفريق مادة وظيفية جديدة توفر طريقًا جديدًا لحل التحديات الرئيسية المتمثلة في المقاومة البينية العالية وانخفاض كفاءة النقل الأيوني، والتي أعاقت منذ فترة طويلة تطوير بطاريات الحالة الصلبة-. وقد تم نشر نتائج البحوث ذات الصلة في المجلة الدولية المرموقةمواد متقدمة.
يتم التعرف على بطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة- على نطاق واسع باعتبارها اتجاهًا إستراتيجيًا للجيل التالي-من تخزين الطاقة نظرًا لسلامتها العالية وكثافة الطاقة فيها. ومع ذلك، فإن الاتصال الصلب-بين القطب الكهربائي والإلكتروليت في بطاريات الحالة الصلبة- التقليدية يؤدي إلى ضعف الاتصال البيني، مما يؤدي إلى مقاومة نقل أيونية عالية وكفاءة منخفضة-وهو عنق الزجاجة الرئيسي للتطبيق التجاري.
وللتغلب على هذا التحدي، اعتمد فريق البحث نهجًا جديدًا من خلال الاستفادة من مرونة تصميم جزيئات البوليمر. لقد أدخلوا ببراعة كلا من مجموعات الإيثوكسي الموصلة للأيونات وسلاسل الكبريت القصيرة النشطة كهروكيميائيًا على العمود الفقري للبوليمر. أدى هذا إلى إنشاء مادة جديدة متعددة الوظائف تحقق ذلكتكامل الواجهة على المستوى الجزيئي-.. لا تمتلك هذه المادة موصلية أيونية عالية فحسب، بل يمكنها أيضًا تبديل سلوكها بذكاء بين نقل الأيونات وتخزين الطاقة الكهروكيميائية استنادًا إلى نافذة جهد التشغيل.
تُظهر البطارية المرنة المدمجة المصنوعة من هذه المادة متانة ميكانيكية استثنائية وتحملًاأكثر من 20.000 دورة ثني متكررةدون تدهور الأداء. وهذا يجعلها مناسبة للغاية للتطبيقات المطلوبة في مجال الإلكترونيات المرنة والقابلة للارتداء، مثل شاشات العرض القابلة للدوران والملابس الذكية. علاوة على ذلك، عند استخدامها كبوليمر إلكتروليت في كاثود مركب، نجحت المادة في زيادة كثافة طاقة الكاثود إلى86%، مما يعزز الأداء العام للبطارية بشكل ملحوظ.
لا يسلط هذا البحث الضوء على الإمكانات الكبيرة لهذا التصميم المادي الجديد فحسب، بل يوفر أيضًا نموذجًا بحثيًا جديدًا وأساسًا تقنيًا متينًا لتطوير بطاريات الحالة الصلبة-عالية الأداء وعالية الأمان-الجيل القادم-الصلبة-، مما يمثل خطوة حاسمة للأمام للصين في مجال تكنولوجيا تخزين الطاقة المرنة.
